在激光的生產(chan) 和使用過程中，不可避免的會(hui) 涉及到光束質量的檢測和表征，M2和BPP是表達激光光束質量的兩(liang) 個(ge) 最常用的物理量。M2和BPP是基於(yu) 相同的物理概念導出，所以他們(men) 兩(liang) 者之間可以相互換算。

在很多激光器應用中，對激光進行光束診斷，進而控製加工聚焦光束質量比較重要的，如果可以控製光束質量，就可以得到更加一致的光束加工質量。激光的直徑和強度分布可通過光束輪廓分析儀(yi) 測量，高斯光束傳(chuan) 播時，每個(ge) 截麵的光束形狀都是高斯形，但從(cong) 束腰到遠場的強度的輪廓的平坦趨勢會(hui) 越來越高。很多激光加工應用中，往往要求以盡可能小的光斑聚集所有的激光能量，而M²因子便是一個(ge) 量化激光聚焦能力的參數：

光束質量之所以重要是因為(wei) 它是判斷激光器好壞和能否進行激光精密加工的一個(ge) 關(guan) 鍵物理量，對於(yu) 很多種單模輸出的激光器來說，高品質的激光器通常都具有很高的光束質量，對應很小的M2，例如1.05或1.1。而且激光器能夠在使用壽命之內(nei) 都保持很好的光束質量，M2數值幾乎不變。對於(yu) 激光精密加工而言，高光束質量的激光光束更有利於(yu) 整形，從(cong) 而進行不損傷(shang) 基底，沒有熱效應的平頂激光加工。在實際使用中，標注激光器規格參數時，M2多數用於(yu) 固體(ti) 激光器、氣體(ti) 激光器，而BPP多用於(yu) 光纖激光器。

描述激光的光束質量通常由兩(liang) 個(ge) 參數表達：BPP和M。M很多時候也寫(xie) 成M2，可以讀作M平方或M2。下圖為(wei) 高斯光束的縱向分布圖，其中束腰半徑W，遠場發散角半角θ。

BPP（Beam Parameter Product），BPP中文名稱是光束參數乘積，定義(yi) 為(wei) 束腰半徑 × 遠場發散角

BPP=W × θ

高斯光束的遠場發散角半角：

θ0=λ / ΠW0

M：光束參數乘積與(yu) 基模高斯光束的光束參數乘積的比值：

M2=（W×θ）/（W0×θ0）=BPP /（λ/Π）

上述BPP（beam parameter product）為(wei) 光束參量積，它是一個(ge) 恒量，等於(yu) 束腰半徑和遠場半發散角的乘積。對於(yu) 理想高斯光束而言具有最小束腰和發散角，其光束參量積隻和波長有關(guan) ，而實際激光的光束參量積需要乘上M因子。所以，M等於(yu) 實際光束參量積除以同波長高斯光束參量積的比值，M因子的含義(yi) 上是相當於(yu) 實際光束與(yu) 高斯光束的接近程度。高斯光束的M為(wei) 1，而實際光束質量越差，而光束參量積越大，M越大。

由以上公式不難發現，其中BPP與(yu) 波長是無關(guan) 的，而M因子也與(yu) 激光波長有關(guan) 。他們(men) 主要於(yu) 激光器的腔體(ti) 設計和裝配精度有關(guan) 。

M因子數值無限接近於(yu) 1，表示真實數據和理想數據的比值，當真實數據越接近於(yu) 理想數據時，則光束質量越好，即當M因子越接近於(yu) 1時，則光束質量越好，對應的發散角度越小。

對於(yu) 光束質量的分析，主要依賴光束分析儀(yi) 進行測量。光束質量分析儀(yi) 可以進行精準測量，而使用光斑分析儀(yi) 則需要複雜的操作，通過不同位置采集激光截麵的數據，然後通過儀(yi) 器內(nei) 置程序合成M的數據，如果在采樣過程中存在操作失誤或測量錯誤，則無法測量分析M的數值。而對於(yu) 高功率測量，則需要複雜的衰減係統，使激光功率保持在可測量的範圍內(nei) ，避免功率過高損壞儀(yi) 器探測麵。

根據上圖，可對光纖纖芯和數值孔徑進行估算。對於(yu) 光纖激光器，束腰半徑ω0=光纖芯徑/2=R，θ=sinα=α=NA（光纖數值孔徑）

由此可得出結論：

BPP越小，表示激光器的光束質量越好。

對於(yu) 1.08um的光纖激光器而言，單基模 M2=1，BPP=λ/Π=0.344 mm mrad

對於(yu) 10.6um的CO2激光器，單基模M2=1，BPP=3.38 mm mrad

假設兩(liang) 種單基模（或者多模M2相同的情況下）激光器聚焦後，發散角一致，則CO2激光器的焦點直徑是光纖激光器的10倍。

M越接近於(yu) 1，表示激光器的光束質量越好。

在激光光束處於(yu) 高斯分布或近高斯分布時，M因子越接近於(yu) 1，則表明實際激光越接近於(yu) 理想狀態高斯激光，則光束質量越好。